З М І С Т

Вступ…………………………………………………………………………………….	5
Вказівки мір безпеки ………………………………………………………………………	5
1 Системи регулювання…………………………………………………………………..|вміст|	6
1.1 Структурна схема простої системи регулювання……………………………….	6
1.2 Основні терміни і визначення ………………………………………………………	7
1.3 Класифікація систем автоматичного регулювання …………………………….	9
1.4 Вимоги до промислових САР ............................................................................	10
1.5 Класифікація об’єктів управління .....................................................................	12
1.6 Класифікація приладів і засобів|коштів| автоматизації ...............................................	13
1.7 Первинні перетворювачі. Датчики .....................................................	13
1.8 Виконавчі механізми. Регулюючі органи ..........................................................	15
2 Характеристики і властивості систем управління ..............................................	16
2.1 Методи опису властивостей систем управління .............................................	16
2.2 Статичні характеристики …………………………………………………...............	16
2.3 Динамічні характеристики ………………………………………………......………	17
2.4 Типові ланки систем регулювання ...................................................................	18
2.4.1 Ланка системи регулювання ..........................................................................	18
2.4.2 З'єднання|сполучення| ланок систем регулювання ...........................................................	19
2.5.1 Перетворення диференціальних рівнянь по Лапласу .................................	19
2.5.2 Експериментальні методи визначення динамічних характеристик об’єктів управління …………………………………………………………….………….	20
2.6 Визначення параметрів перехідних характеристик ........................................	21
2.7 Типові процеси регулювання ............................................................................	23
2.7.1 Аперіодичний перехідний процес з|із| мінімальним часом регулювання…….	24
2.7.2 Перехідний процес з|із| 20%-вим| перерегулюванням і мінімальним часом першого напівперіоду	24
2.7.3 Перехідний процес, що забезпечує мінімум|мінімум-ареал| інтегрального критерію якості	24
2.8 Коефіцієнти передачі елементів і блоків САР .................................................	25
2.8.1 Розмірні коефіцієнти передачі ......................................................................	25
2.8.2 Безрозмірні коефіцієнти передачі ................................................................	25
2.9 Стійкість систем управління ..............................................................................	26
2.10 Показники якості процесу управління ............................................................	26
2.10.1 Стале значення вихідної величини Yуст| ......................................................	27
2.10.2 Степінь затухання  ………………………………………………….……........	27
2.10.3 Час досягнення першого максимуму tmax| ....................................................	27
2.10.4 Час регулювання tp ……………………………………………………...............	27
2.10.5 Помилка регулювання Ест ……………………………………………..…..........	27
2.10.6 Перерегулювання Y ……………………………………………………..............	28
2.10.7 Динамічний коефіцієнт регулювання Rd| .....................................................	28
2.10.8 Показник коливальності М ……………………………………………..............|вміст|	29
3 Типи регуляторів|регулювальників|. Закони регулювання ..............................................................	30
3.1 Двохпозиційні регулятори|регулювальники| .................................................................................	30
3.1.1 Призначення. Принцип роботи ......................................................................	30
3.1.2 Алгоритми двохпозиційного регулювання ....................................................	31
3.1.3 Зона гістерезису ..............................................................................................	31
3.1.4 Процеси регулювання з|із| двохпозиційним законом .......................................	31
3.1.5 Види і логіка роботи двохпозиційних регуляторів|регулювальників| і систем сигналізації.................................................................................................................	32
3.1.6 Достоїнства і недоліки|нестачі| двохпозиційних регуляторів|регулювальників| ....................................	36
3.2 Трипозиційні регулятори|регулювальники| ...................................................................................	37
3.2.1 Призначення. Принцип роботи ......................................................................	37
3.2.2 Алгоритми трипозиційного регулювання ......................................................	38
3.2.3 Зона гістерезису ..............................................................................................	39
3.2.4 Процеси регулювання з|із| трипозиційним законом .........................................	39
3.2.5 Параметри налаштування трипозиційних регуляторів|регулювальників| ................................	40
3.2.6 Трипозиційне імпульсне управління ..............................................................	41
3.3 Багатопозиційні регулятори|регулювальники| ..............................................................................	42
3.3.1 Призначення. Принцип роботи ......................................................................	42
3.3.2 Алгоритм багатопозиційного регулювання ...................................................	42
3.3.3 Зона гістерезису ..............................................................................................	43
3.3.4 Процеси регулювання з|із| багатопозиційним законом ....................................	43
3.3.5 Параметри налаштування багатопозиційних регуляторів|регулювальників| ...........................	43
3.3.6 Проектування багатопозиційних мікропроцесорних систем управління…..	43
3.4 П-, ПІ-, ПД-, ПІД-регулятори ..............................................................................	44
3.4.1 Типові регулятори|регулювальники| і регулювальні характеристики ......................................	44
3.4.2 Структурні схеми безперервних регуляторів|регулювальників| ................................................	45
3.4.3 Узгодження вихідних пристроїв|устроїв| безперервних регуляторів|регулювальників| ........................	46
3.4.4 Алгоритми регулювання .................................................................................	*
3.4.5 Процес регулювання ......................................................................................	*
3.4.6 Реакція регулятора|регулювальника| на одиничну|поодиноку| ступінчасту|східчасту| дію ......................................................................	48
3.5 Адаптивні регулятори|регулювальники| .......................................................................................................................	50
4 Вибір закону регулювання і типу|типа| регулятора|регулювальника| ....................................................................................	51
4.1 Завдання|задача| вибору закону управління і типу|типа| регулятора|регулювальника| ..................................	51
4.2 Визначення динамічних характеристик об'єкту регулювання ........................	51
4.3 Показники якості процесу регулювання для безперервних регуляторів................................................................................|регулювальників|…….	51
4.4 Рекомендації по вибору закону регулювання і типу|типа| регулятора|регулювальника| ....................	51
4.4.1 П-закон| регулювання ......................................................................................	53
4.4.2 ПІ-закон регулювання .....................................................................................	53
4.4.3 ПІД-закон| регулювання ..................................................................................	53
5 Напрям|направлення| дії регулятора|регулювальника|, об’єкта| регулювання і виконавчого механізму.............	54
5.1 Основні положення|становища| і визначення ......................................................................	54
5.1.1 Напрям|направлення| дії об’єкта| регулювання ....................................................................	54
5.1.2 Вимірювальні перетворювачі прямої дії .......................................................	54
5.1.3 Виконавчий механізм (клапан) прямої дії .....................................................	54
5.1.4 Напрям|направлення| дії регулятора|регулювальника| ....................................................................................	54
5.2 Узгодження напряму|направлення| дії регулятора|регулювальника| з об’єктом| регулювання ........................	55
5.3 Вибір напряму|направлення| дії регулятора|регулювальника| ...........................................................................	55
6 Методи налагодження регуляторів …………………………………………....…….	57
6.1 Визначення оптимальних налаштувань регуляторів|регулювальників| .....................................	57
6.2 Установка параметрів регулювання без знання характеристик об’єкта.|……	58
6.3 Ручна установка параметрів регулювання по перехідній функції ...................	59
7 Рекомендації по проектуванню і налаштуванню систем регулювання .............	60
7.1 Вибір параметра і каналу регулювання ...........................................................	60
7.3 Регулювання за наявності шумів ......................................................................	60
Способи збільшення точності регулювання двох позиційних регуляторів…… |регулювальників|	61

ВСТУП.|вступ|

Основним завданням|задачею| при побудові|шикуванні| систем автоматичного регулювання є|з'являється| правильний вибір, установка, наладка і експлуатація систем регулювання. В даний час|нині| автоматизуються все більш складні об’єкти|, а також спостерігається тенденція витіснення аналогових систем управління цифровими. Пояснюється|тлумачить| це широкими можливостями|спроможностями| по реалізації найдосконаліших|довершених| алгоритмів регулювання, що, у свою чергу|своєю чергою|, гарантує отримання|здобуття| високої точності і хорошої|доброї| швидкодії в замкнутій системі безпосереднього цифрового управління.

Тому для застосування|вживання| систем управління і регулювання від користувача потрібні певні знання по теорії автоматичного управління.

У даному посібнику представлені|уявляти| основні структурні схеми систем регулювання, приведені основні терміни і визначення теорії автоматичного управління. Приведена класифікація систем автоматичного регулювання і об'єктів| управління, логіка роботи різних типів регуляторів|регулювальників|.

Представлені|уявляти| рекомендації за визначенням динамічних властивостей об'єкту, по вибору типу|типа| регулятора|регулювальника| з|із| відповідним законом регулювання, а також методи налаштування регуляторів|регулювальників| нададуть практичну допомогу користувачам при наладці і експлуатації різних систем управління.

Використовуючи представлену|уявляти| технічну інформацію про системи регулювання і методи їх налаштування користувачі можуть настроювати|набудовувати| регулятори|регулювальників| на базі систем управління інших виробників.

ВКАЗІВКИ ПО ТЕХНІЦІ БЕЗПЕКИ.

Обслуговуючий персонал і наладчики систем управління при проведенні робіт зобов'язані виконувати вимоги безпеки, викладені в інструкції по охороні праці і техніці безпеки, що діє на підприємстві, розробленої з урахуванням діючих|з врахуванням| будівельних норм і правил, правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів, а також вимог інструкцій підприємств-виробників по експлуатації вживаного устаткування|обладнання|, пристосувань, механізованого інструменту, технологічного оснащення і засобів|коштів| захисту, вживаних в процесі роботи.

При монтажі і експлуатації систем автоматизації забороняється проводити калібрування і перебудову вхідних і вихідних аналогових каналів, змінювати|зраджувати| конфігурацію регуляторів|регулювальників| і управляючих систем при працюючих відповідних виконавчих механізмах технологічної установки.

При введенні в експлуатацію регуляторів|регулювальників|, знятті динамічних, статичних характеристик об’єкта|, перехідних характеристик (кривих розгону) необхідно:

• керуватися рекомендаціями і дозволами персоналу технологічної установки для проведення даного виду робіт, а також для того, щоб не порушити нормальної роботи технологічного процесу, не пошкодити устаткування|обладнання|, не поставити під загрозу|погрозу| життя обслуговуючого персоналу технологічного об’єкта|.

1. Автоматичні системи регулювання.

1.1 Структурна схема простої системи регулювання

1.1.1 Структурна схема простої замкнутої системи регулювання приведена на мал.1.1.

Система регулювання знаходиться|перебуває| в режимі автоматичного управління.

В процесі роботи система автоматичного регулювання порівнює поточне значення вимірюваного параметра Х із|із| заданою дією (завданням|задаванням| SP|, уставкою|) і усуває помилки регулювання E (Е=SP-PV). Зовнішні збурюючі|бентежити| дії Z також усуваються регулятором|регулювальником|.

Наприклад, при регулюванні температури в печі, задаючою дією (завданням|задаванням| SP|) є|з'являється| необхідна температура повітря, вимірюваним і регульованим параметром X - поточна температура в печі, розбіжністю E є|з'являється| їх різниця, управляючою величиною| Y є|з'являється| напруга|напруження|, що подається на нагрівальний елемент (наприклад ТЕН).

Мал. 1.1 - Структурна схема замкнутої системи регулювання

де: SP| – задаюча дія; задатчик| - ручний або програмний задатчик| (у окремому випадку оператор системи управління); X - контрольований і регульований технологічний параметр; E=SP–PV| - розбіжність; Y – управляючий сигнал; Z - зовнішні збурення|збурення|; ОУ – об’єкт| управління.

1.1.2 Структурна схема простої розімкненої системи регулювання приведена на мал.1.2.

Система регулювання знаходиться|перебуває| в режимі ручного управління.

В процесі роботи оператор аналізує (візуально) значення вимірюваного параметра Х (наприклад, на технологічному індикаторі), і при необхідності, за допомогою ручного задатчика|, встановлює необхідне значення технологічного параметра Х. Зовнішні збурюючі|бентежити| дії Z також усуваються безпосередньо оператором, вручну|вручну|.

Наприклад, при ручному регулюванні температури в печі, задаючою дією SP| є|з'являється| сигнал з ручного задатчика|, вимірюваним і регульованим параметром X - поточна температура в печі, управляючою величиною| Y є|з'являється| напруга |напруження|, що подається з ручного задатчика| на нагрівальний елемент (наприклад, ТЕН).

Мал. 1.2 - Структурна схема розімкненої системи регулювання

де: SP| – дія, що управляє (задаюча); X - контрольований технологічний параметр; Y - управляючий сигнал; Z - зовнішні збурення|збурення|; ОУ – об’єкт| управління.

1.2. Основні терміни і визначення:

У даному розділі приводяться|призводять| основні терміни і визначення, використовувані в теорії автоматичного управління (ТАУ).

Управління довільним виробничим об’єктом, як правило, зводиться з однієї сторони до контролю за ходом технологічного процесу, пуску та зупинці різних агрегатів, забезпеченню надійної та безаварійної роботи обладнання т.д., і, з іншого боку, забезпеченні потребуємих значень параметрів, які визначають бажаний хід технологічного процесу в виробничому об’єкті. Всі операції, які пов’язані з управлінням промисловим об’єктом, як правило об’єднані єдністю мети управління: отримання максимальної кількості готової продукції при забезпеченні заданих економічних та якісних показників.

Сучасні системи управління технологічними процесами характеризуються великою кількістю і різноманітністю технологічних параметрів, систем регулювання і об’єктів| регулювання.

1.2.1. Об’єкт управління (ОУ) | – це пристрій (сукупність пристроїв), які проводять технологічний процес, потребуючий для здійснення його алгоритма функціонування спеціально організованих управляючих дій ззовні.

1.2.2. Алгоритмом функціонування пристрою (системи) називається сукупність приписів, які ведуть до правильного виконання технологічного процесу в пристрої (в сукупності пристроїв, які складають систему). Сукупність приписів, які визначають характер дії ззовні на управляємий об’єкт з метою здійснення їм заданого алгоритму функціонування, називається алгоритмом управління

1.2.2. Управління – це процес здійснення дій, які відповідають заданому алгоритму функціонування. Пристрій, який здійснює автоматичне управління називається автоматичним управляючим пристроєм.

1.2.3. Автоматичне управління – управління, здійснюване без безпосередньої участі людини. Пристрій, який здійснює автоматичне управління називається автоматичним управляючим пристроєм.

1.2.4. Сукупність керованого об'єкта (декількох об'єктів) і автоматичного управляючого пристрою (декількох пристроїв), які взаємодіють між собою, називається автоматичною системою управління. При роботі автоматичної системи управління на неї поступають різні зовнішні та внутрішні дії.

1.2.5. В загальному випадку під дією ми розуміємо дію зовнішнього середовища на відому частину системи або однієї частини системи на іншу, при якій змінюються явища в цій частині системи. Дія на автоматичну систему управління зовнішнього середовища або пристроїв, які не входять в систему управління називається зовнішньою дією.

1.2.6. Автоматична система управління структурно може бути представлена по різному.

В загальному випадку під структурою автоматичного управління ми розуміємо сукупність частин системи, на які вона може бути розділена по певних признаках та шляхах передачі дій між ними. Розпізнають алгоритмічну, функціональну і конструктивну структури автоматичної системи управління.

Алгоритмічною структурою автоматичної системи управління називається структура, де кожна частина призначена для виконання певного алгоритму перетворення інформації.

Функціональною структурою автоматичної системи управління називається структура, де кожна її частина призначена для виконання певної функції. Під функцією можна розуміти як основні функції автоматичного управляючого пристрою – отримання інформації, переробка інформації і т. ін., так і більш часткові – передача сигналів, порівняння сигналів, перетворення форми надання інформації.

Конструктивною структурою автоматичної системи управління називається структура, де кожна її частина представляє самостійне конструктивне ціле.

Структурною схемою автоматичної системи управління називають її графічне зображення. Складові частини структурної схеми автоматичної системи управління, на які система може бути розподілена по певних признаках прийнято зображувати в вигляді чотирикутників, з вказівкою в них за допомогою спеціальних позначок, яку частину системи вони представляють. Шляхи передачі дій або інформації між частинами автоматичної системи зображують в вигляді ліній зі стрілками в напрямку передачі ,

Зв'язком структурної схеми автоматичної системи називається найпростіша складова частина любої схеми автоматичної системи управління або автоматичного пристрою, яка зображує шлях та напрямок передачі дій між окремими частинами системи на які вона розподілена в відповідності до структурної схеми.

1.2.7. Зв'язки структурної схеми автоматичної системи розподіляються на основні, додаткові та додаткові зворотні.

Основним зв'язком називається зв'язок структурної схеми автоматичної системи управління, який створюється основним ланцюгом дії між ділянками цього ланцюга.

Додатковим зв'язком називається зв'язок структурної схеми автоматичної системи управління ,яка створює шлях передачі дії в доповнення до основного ланцюга дії або до якої-небудь її ділянки.

Додатковим зворотним зв'язком (або просто зворотним зв'язком) називається додатковий зв'язок структурної схеми автоматичної системи управління, який спрямовано від виходу до входу розглядаємої ділянки ланцюга дії. В залежності від знаку сигналу зворотного зв'язку по відношенню до знаку вхідного сигналу, зворотний зв'язок може бути негативним|заперечним| або позитивним. Зворотний зв'язок, сигнал якого не змінюється в часі називається жорстким; в випадку його зміни в залежності від зміни параметрів ОУ він називається пружним.

На мал.1.1. представлена найпростіша структурна схема системи автоматичного управління, яка складається з об’єкту управління (ОУ), управляючого пристрою (УП), сумуючого пристрою (СП).

Входом називається частина ланцюга дії системи автоматичного управління або її ділянки, на яку безпосередньо подається дія ззовні (по відношенню до системи або її ділянки). На мал.1.1 частина ланцюга дії g(t) є входом по каналу задаючої дії, а частина ланцюга дії f(t) є входом по каналу збурюючої дії.

Виходом називається частина ланцюга дії ї системи автоматичного управління або її ділянки, яка в відповідності до алгоритму функціонування безпосередньо діє назовні по відношенню до розглядаємої системи або її ділянки. На мал.1.1. виходом є частина ланцюга дії, по якій спрямовано сигнал X.

1.2.8. Під ланцюгом дій автоматичної системи управління ми розуміємо сукупність її частин, по якіх передаються зовнішні та внутрішні дії. На мал..1.1. ланцюги дії зображуються неперервними лініями зі стрілками.

Основним ланцюгом дії системи називається умовно виділений ланцюг дії, який іде від входу до виходу автоматичної системи управління або її розглядаємої частини. Вибір основного ланцюга проводиться в відповідності до основного призначення автоматичної системи або її частини.

В автоматичних системах управління розрізняють наступні види дій: управляюча дія Y (дія управляючого пристрою на об’єкт управління), вхідні дії g(t), f(t) (дії, прикладені до входу автоматичної системи управління або її частини), вихідна дія X (дія, яка формується на виході автоматичної системи управління або її частини), плануєма дія (дія, яка прикладається до одного із входів розглядаємого пристрою, неплануєма складова якої не має суттєвого впливу на дії, які формуються пристроєм на його виходах)., неплануєма дія (дія, непередбачена алгоритмом функціонування або управління). Плануємі та неплануємі дії в технічній літературі та інженерній практиці називають задаючою та збурюючою діями.

Фізична величина, за допомогою якої передається дія, називається несучою величиною. Якісний показник несучої величини, зміни якого призначені якісно відображати зміни передаваємої дії, називається представляючим параметром. Представляючий параметр служить якісною характеристикою сигнала.

В автоматичних системах управління розрізняють наступні види несучих величин: задаюча величина (несуча величина, яка характеризує плануєму дію на одному із входів автоматичної системи), управляюча величина (несуча величина, яка характеризує управляючу дію), управляєма величина (несуча величина, яка характеризує плануєму складову властивостей матеріалів, виробів, енергій та ін. створюємих управляємим об'єктом ). На мал..1.1. g(t) –задаюча величина плануємої дії; Х-управляєма величина вихідної дії; Y-управляюча величина управляючої дії.

В літературі по автоматизації також зустрічаються абревіатури, відповідні даному визначенню:

MV| – Manipulated| Variable| – регульована (вихідна) змінна

CO| – Controlled| Output| - контролюєма (вихідна) змінна або потужність.

1.2.9. Задаюча дія (SP| – Set| Point| Value|, W, Wx|, Wv|) – дія на систему, що визначає необхідний закон зміни регульованої величини.

1.2.10. Збурююча|бентежити| дія (Z) – дія, прагнуча порушити функціональний зв'язок між регулюючою дією і регульованою величиною.

1.2.11. Параметр технологічного процесу – фізична величина технологічного процесу, який відбувається на об’єкті управління. Наприклад, температура, тиск|тиснення|, витрата, рівень, об’єм|, маса, рН|, напруга|напруження| і так далі. Як було сказано вище, ці величини називають управляємими величинами. На мал.1.1 дана величина вказана як X або PV=X|, де PV| – Process| Variable| – змінна процесу.

1.2.12. Параметр технологічного процесу, який необхідно підтримувати постійним, або змінювати|зраджувати| за заданою програмою, називається регульованим параметром.

Значення регульованої величини в даний момент часу називається миттєвим значенням.

Значення регульованої величини, отримане|одержувати| в даний момент часу на підставі даних деякого вимірювального приладу називається її виміряним|виміряти| значенням.

Вимірюваний і (або) регульований параметр технологічного процесу може перетворюватися первинним приладом (датчиком) в який-небудь уніфікований сигнал. Якщо датчик видає не уніфікований сигнал (наприклад, термопари, термоперетворювачі опору, тензодатчики і ін.), то для приведення його до стандартного діапазону має бути встановлений|установлений| відповідний нормуючий перетворювач сигналів. Також можна використовувати регулятори|регулювальників| з|із| універсальним входом, які підтримують підключення більшості найбільш поширених типів первинних приладів (датчиків) без використання нормуючих перетворювачів вхідних сигналів.

1.2.13. Система автоматичного регулювання (САР) – автоматична система із|із| замкнутим ланцюгом|цепом| дії (див. мал.1.1.), в якій управляючий сигнал Y формується в результаті|унаслідок| порівняння дійсного значення (PV=X|) із|із| заданим значенням SP|. В системі автоматичного регулювання значення управляємої величини (PV=X|) в спеціальному пристрої СП, що підсумовує, порівнюється із значенням задаючої величини SP, і в випадку коли вони відрізняються (наприклад, в результаті неплануємої дії f(t) на автоматичну систему зовнішнього середовища), помилка управління Е=SP-PV подається на вхід управляючого пристрою для формування управляючої дії на управляємий об’єкт зі значенням Y з метою ліквідації відхілення управляємої величини від заданого значення. Чорний сектор в графічному зображенні пристрою СП означає, що дія Х, яка входить в цей сектор подається із протилежним знаком по відношенню до g(t).

Основне призначення САР полягає в підтримці заданого постійного значення регульованого параметра (заданої величини) або зміні його по певному закону.

1.2.14. Автоматичний регулятор|регулювальник| – пристрій|устрій|, що забезпечує підтримку заданого значення |управлємої вихідної величини (PV=X|) на певному рівні, або автоматичну зміну її по заданому закону.

1.2.15. Завдання автоматичного|задача| регулювання – доведення вихідної величини X об’єкта| регулювання до заздалегідь визначеного значення SP| і утримання її на даному значенні з урахуванням|з врахуванням| впливу збурюючих|бентежити| дій.

1.2.16. По характеру алгоритмів функціонування автоматичні системи розділяються на стабілізуючі, програмні, слідкуючі.

Стабілізуючою автоматичною системою управління називається система, алгоритм функціонування якої містить розпорядження підтримувати значення управляємої величини постійними. Стабілізуючі системи управління використовуються в випадках, коли на об'єкті управління необхідно підтримувати постійним один певний параметр технологічного процесу, який може характеризуватись такими фізичними величинами, як тиск, температура, швидкість тощо.|зраджувати|

Програмною автоматичною системою управління називається система, алгоритм функціонування якої містить розпорядження змінювати значення управляємої величини в відповідності із заздалегідь заданою послідовністю її змін в часі.

Слідкуючою автоматичною системою управління називається система, алгоритм функціонування якої містить розпорядження змінювати значення управляємої величини в залежності від невідомого заздалегідь значення змінної величини на вході автоматичної системи. Це найбільш складні системи управління, які вирішують завдання підтримки якогось певного якісного показника на виході системи незважаючи на довільні зміни вхідних та збурюючих дій в часі. В більшості випадків це багатоконтурні системи управління. Наприклад, такою системою є автопілот на літаках, або технологічний процес приготування складних сумішей, складові частини яких необхідно підтримувати в заданій пропорції в виробництві харчової, будівельної промисловості та ін..

Автоматичні системи управління розділяються на системи з розімкненим і замкнутим ланцюгами дії. Автоматична система управління із замкнутим ланцюгом дії, в якому дії, що управляють, виробляються в результаті порівняння дійсного значення керованої величини з наказаним значенням, називається автоматичною системою регулювання АС Р. Управляючий пристрій автоматичної системи в загальному випадку містить функціональний пристрій ФЕ в основному ланцюгу дії, пристрій додаткового зв'язку УДС і пристрій додаткового зворотного зв'язку У ДОС. Пристрій, що управляє, також в загальному випадку має вихідний пристрій, через який виявляється вхідна дія, що управляє, на керований об'єкт. Цей вихідний пристрій прийнято називати виконавчим механізмом ВМ. Виконавчий механізм впливає на керований об'єкт через регулюючий орган РО. Управляєма величина вимірюється вимірювальним пристроєм ІУ. Таким чином, в загальному випадку АСР при додатковій зворотне гхао» по положенню виконавчого механізму має багатоконтурну стру^тшшр функціональну схему у вигляді, представленому на мал. 2-2.

Мал. 2-2. Функціональна структурна схема багатоконтурної автоматичної системи регулювання.

Автоматична система управління із замкнутим ланцюгом дій, в жго» торою дії, що управляють, виробляються за допомогою пробних дій автоматичного пристрою на керований об'єкт я аналізу результатів пробних дій, називається автоматичною системою управління з пробними діями (або автоматичною системою пошуку). Автоматична система управління, у складі якої є додатковий автоматичний пристрій, що змінює алгоритм управління осяо» ного автоматичного пристрою, що управляє, так, щоб автоматична система в цілому здійснювала заданий алгоритм функціонування, називається самоприспосабливающейся системою управління. Головне призначення систем автоматичної стабілізації – компенсація зовнішніх збурюючих|бентежити| дій. 1) Види збурюючих|бентежити| дій, стабілізації (систему управління), що діють на систему, приведені в таблиці 1.1:

Види збурюючих|бентежити| дій, стабілізації, що діють на систему.

Табл. 1.1.

Вид збурюючої дії	Дія системи управління	Примітки
1. Збурення зї сторони навантаження на технологічний об’єкт	Компенсація зовнішнього збурення	Найбільш неприємним випадком є збурення по навантаженню, оскільки при цьому: 1) зазвичай|звично| невідоме місце|місце-миля| прикладення збурення|збурення|; 2) невідомий момент подачі збурення|збурення|; 3) невідомий характер або вид збурюючої функції.
2. Збурення у вигляді зміни задаючої дії	Точне відпрацювання сигналу завдання

2) Класифікація видів збурюючих дій, які діють на систему управління або регулювання, приведена в таблиці 1.2.:

Класифікація видів збурюючих|бентежити| дій. Табл. 1.2.

Класифікація	Вид збурюючої дії	Місце прикладення збурення	Примітки
1. По характеру зміни в часі	• поволі|повільно| змінні • імпульсні • випадкові
2. По типах випадкових збурень	• низькочастотні випадкові збурення	Поступають на вхід об’єкта управління
	• високочастотні (шуми)	Поступають на вихід об’єкта управління	Необхідна фільтрація шумів

Примітки:

1. В залежності від характеру приоритетних збурень (збурень, які притаманні даній системі регулювання або найбільш впливаючих на ії поведінку ) і типу системи управління вибирається і відповідний критерій оптимізації налагодження регулятора.

2. На практиці збурення по навантаженню частіше всього компенсуються відповідним переміщенням регулюючого органа, який змінює витрати речовини або кількість енергії, яка подається на об’єкт управління. Тому таке збурення і приводять до входу об’єкта, а його величину вимірюють в відсотках ходу регулюючого органу.

1.2.13. Розбіжність (помилка) регулювання (E = SP-PV| = SP-X|) – різниця між заданим (SP|) і дійсним (PV|) значенням регулюємої величини.

1.2.14. Відхилення регулювання (E = PV-SP| = X-SP|) – різниця між дійсним (PV|) значенням і заданим (SP|) значенням регульованої величини.

1.2.15. Статичне регулювання.

При статичному регулюванні регульована величина (наприклад, температура), що знаходиться|перебуває| під впливом різних зовнішніх дій (подача напруги|напруження| на ТЕН або подача охолоджуючої рідини на регульований об'єкт після закінчення перехідного процесу), набуває неоднакових значень, залежних від величини дії.

Характерні|вдача| особливості статичної системи регулювання наступні|слідуючі|:

1) рівновага системи можлива при різних значеннях регульованої величини;

2) кожному значенню регульованої величини відповідає певне положення|становище| регулюючого| органу.

1.2.16. Астатичне|нестійке| регулювання.

При астатичному|нестійкому| регулюванні немає певного зв'язку між положенням|становищем| регулюючого органу і сталим значенням регульованої величини.

При астатичному|нестійкому| регулюванні при різних по величині значеннях зовнішньої збурюючої|бентежити| воздії (навантаження) на об'єкт після закінчення перехідного процесу відновлюється значення регульованої величини.

Характерні|вдача| особливості астатичної|нестійкої| системи регулювання наступні|слідуючі|:

1) рівновага системи можлива тільки|лише| при єдиному значенні регульованої величини (наприклад, рівня), причому це значення рівно заданому;

2) регулюючий орган (наприклад, клапан, заслінка) повинен мати можливість|спроможність| займати|позичати| різні положення|становища| при незмінному значенні регульованої величини.

У|біля| астатичних|нестійких| регуляторів|регулювальників| відсутня статична помилка і регульована величина залишається рівною заданою з|із| точністю, відповідній нечутливості регулятора|регулювальника| для всіх рівноважних станів|достатків| системи.

1.3 Класифікація систем автоматичного регулювання

Класифікація систем автоматичного регулювання (САР) приведена в таблиці 1.3.

Класифікація систем автоматичного регулювання Табл. 1.3

Класифікація САР	Коротка характеристика САР
1. За призначенням алгоритму зміни задаючої дії (або по вигляду виконуваних функцій)	Стабілізуюча	Підтримує регульований параметр на постійному значенні заданої точки. X=SP=const
	Програмна	Змінює регульовану величину відповідно до функції завдання в часі – програмні задатчики. SP=F[SPprog(t)]
	Слідкуюча	Завдання полягає в тому, щоб зміни регульованої величини стежили за змінами іншого параметра. X=var
	З управлінням від ПЕВМ	Змінює регульовану величину залежно від заздалегідь невідомої величини заданої точки. Значення завдання регулятору формується по інтерфейсу. X=var
2. По кількості контурів регулювання	Одноконтурні	Що містять один контур регулювання
	Багатоконтурні	Декілька контурів регулювання, що містять (в т.ч. каскадні регулятори, регулятори обмеження)
3. По кількості регульованих технологічних параметрів	Однокомпонентні	Системи з однією регульованою величиною
	Багатокомпонентні незв'язані	Системи з декількома регульованими величинами. Регулятори безпосередньо не зв'язані і можуть взаємодіяти тільки через загальний для них об’єкт регулювання
	Багатокомпонентні зв'язані	Системи з|із| декількома регульованими величинами. Регулятори|регулювальники| різних параметрів одного або декількох об’єктов| зв'язані між собою: • Регулятори|регулювальники| із|із| статичною і/або динамічною корекцією параметра або заданої точки • Регулятори|регулювальники| співвідношення декількох параметрів з|із| постійним або керованим коефіцієнтом співвідношення • Каскадні регулятори|регулювальники| • Регулятори обмеження (з макс. або мін. обмеженням)
4. По своєму функціональному призначенню	Спеціалізовані	САР температури, тиску, витрати, рівня, обєму і ін.
	Універсальні	З нормованими вхідними і вихідними сигналами і придатні для управління різними параметрами
5. За законом регулювання або логіці роботи контура регулювання	Двопозиційний	Див. розділ 3
	Трипозиційний
	П,пі,під-регулятор
	ШИМ-регулятор
	Адаптивні	Самоналагоджувальні, такі, що автонастроюються
	Оптимальні	Що використовують оптимальний закон регулювання
6. По характеру використовуваних для управління сигналів (по роду дії)	Безперервні	Аналогові сигнали (струм, напруга). Окремий випадок – вихідний сигнал ШИМ регулятора (з дискретним виходом)
	Дискретні	Релейні, імпульсні, цифрові. Вихідні пристрої|устрої| – механічне реле, твердотільне|твердотіле| реле, симістор, тиристор, транзисторний ключ, інтерфейс
7. По характеру математичних співвідношень	Лінійні	Для яких справедливий принцип суперпозиції (див. прим.1)
	Нелінійні	Для яких не справедливий принцип суперпозиції (див. прим.1)
8. По вигляду використовуваній для регулювання енергії	Електричні	В т.ч. електронні
	Пневматичні	Мембранні, поршневі, лопастеві
	Гідравлічні
	Механічні
	Комбіновані	Електропневматичні, пневмо-, електромеханічні
9. За принципом регулювання	По розузгодженню	Див. прим.2
	По відхиленню	Див. прим.2
	По збуренню	Див. прим.3
	Комбіновані	Див. прим.4
10. По напрямку дії	Прямі	Регулятори прямої (нормального) дії
	Зворотні	Регулятори зворотної (реверсивного) дії
11. За принципом дії	Прямої дії	Не використовують зовнішню енергію, а використовують енергію самого об’єкта управління (регулятори тиску)
	Непрямої дії	Для роботи потрібне зовнішнє джерело енергії

Примітки|тлумачення| до таблиці 1.3:

1) Принцип суперпозиції (накладення): якщо на вхід об’єкта| подається декілька вхідних дій (або збурень|збурень|) - див. мал. 1.3, то реакція об'єкта| на суму вхідних дій дорівнює сумі реакцій об’єкта| на кожну дію окремо|нарізно|.

Мал. 1.3 - Пояснення принципу суперпозиції

ПРИНЦИПИ РЕГУЛЮВАННЯ

Поняття про автоматичні системи регулювання

Часним, але широко поширеним видом систем автоматичного управління є автоматичні системи регулювання (АСР). Автоматичною системою регулювання є така система, завдання якої полягає в підтримці вихідної або регульованої величини об'єкту у на заданому значенні. Пристрій, що управляє, в автоматичних системах регулювання називається регулятором або автоматичним регулятором. Для забезпечення нормальної роботи об'єктів промисловості необхідно регулювати технологічні величини: температуру, витрати, тиск, рівень та інші. Автоматичні системи регулювання, використовувані для цієї мети по принципу регулювання ділять на ті, що діють по відхіленню, по збуренню і за комбінованим принципом.

Вид регулювання, схема якого приведена на мал. 1.1, прийнято називати регулюванням по відхиленню регульованої величини або принципом Ползунова — Уатта. Принцип регулювання по відхиленню був застосований І.І. Ползуновим при регулюванні рівня води в котлы казані парової машини, а також Дж. Уаттом при регулюванні швидкості обертання валу паровоъ машини.

Суть вказаного принципу полягає в тому, що фактичне значення регульованої величини порівнюється з її заданним значенням, і за наявності розузгодження в системі регулювання виробляється регулююча дія, спрямована на усунення або зменшення його до деякого припустимого значення. При цьому неважливо, які причини викликали відхілення регульованої величини від заданого значення; ці обставини роблять системи, побудовані на даному принципі, найбільш поширеними.

Менш поширеними є системи регулювання по збуренню (принцип Понселе — Чиколаєва) і за швидкістю відхилення регульованої величини (принцип братів Сименс).

Принцип дії системи регулювання по збуренню полягає в тому, що з декількох збурень, що діють на об'єкт, вибирається одне (яке, наприклад, можна контролювати) і визначається, як воно впливає на регульовану величину. Збурення г впливає за допомогою пристрою, що управляє, на регулюючий орган об'єкту управління РО (мал. 1.2, а). До УУ сигнал буде підключений не від Y, а від Z.

У системі регулювання по збуренню замість вимірювання розузгодження Y в вимірювальній схемі регулюючого приладу (у — Зд) вимірюється величина самого збурення 2, яке впливає на регулятор, який використовується для перетворення цього сигналу і компенсації його, тобто для створення на об'єкті О дії, зворотньої дії збурення Z. Недоліком подібної системи є те, що вона компенсує вплив одного основного збурення і не може запобігти впливу на регульовану величину інших збурюючих дій, найчастіше неконтрольованих. Оскільки в контур Регулювання системи по збуренню сигнали про поточне значення регульованої величины у не поступають, з часом відхилення регульованої величини від номінального значенні може перевищити допустимі межі, В порівнянні з системою регулювання по відхиленню, система регулюванні по збуренню є розімкненою системою. У системі регулювання за швидкістю відхилення регульованої величини, дія на об'єкт з боку регулятора здійснюється в залежності не від відхилення, а від швидкості зміни регульованої величини, тобто від її першої похідної за часом. Регулятор в такій системі діє швидше, ніж при регулюванні по відхиленню, бо похідна по відхіленню регульованої величини виявляється раніше, ніж відбувається відхилення від заданого значення. Проте принцип братів Сименс, як і принцип Понселе — Чиколаєова, важко використовувати в чистому вигляді. Тому системи регулювання по обуренню і швидкості відхилення регульованої величини використовуються, як правило, у поєднанні з системою регулювання по відхиленню, що дозволяє з більшою точністю підтримувати значення регульованої величини. Такі АСР є комбінованими (мал. 1.2, би).

М ал. 1.3. Приклад автоматичної системи регулювання

На мал. 1.3., як приклад, представлена автоматична система регулювання температури рідини, що протікає через ємкість 1 до споживача. Вода нагрівається за допомогою пари, що пропускається по паропроводу з теплообмінником 2. Температуру води в ємкості потрібно підтримувати постійною. Для цього застосовується регулятор, що складається з вимірювального пристрою 4, до якого підключений чутливий елемент 3 (термометр опору), обчислювального пристрою 5 і виконавчого пристрою 6, керівника положенням вентиля 7 на паропроводі. Регульованою величиною тут є температура води, регулюючою дією — положення вентиля, керівника витратою пари, що проходить через змійовик. Збуренням в даній системі може бути зміна температури що поступає, в резервуар рідини, тиск пари плі температури навколишнього середовища.

Всі ці збурення впливають на температуру рідини в резервуарі. Відхилення температури рідини від заданого значення, зміряне чутливим елементом, викличе розузгодження в вимірювальній схемі регулятора. Регулятор виробить сигнал дії на регулюючий орган, який змінюватиме витрату пари за допомогою вентиля до тих пір, поки регулюєма величина не досягне заданого значення. В цьому прикладі елементами системи є об'єкт регулювання (від вентиля на паропроводі до термометра опорі) і автоматичний регулятор, Система регулювання буде замкнутою.

2) Переважна більшість систем побудована|спорудити| за принципом зворотного зв'язку - регулювання по розбіжності або регулювання по відхиленню – див. мал.1.4:

Мал. 1.4 - а) - регулювання по розбіжності ; б) - регулювання по відхиленню.

3) Принцип регулювання по збуренню|збуренню| (принцип компенсації) – див. мал.1.5:

Мал. 1.5 - Регулювання по збуренню|збуренню|, де: До - підсилювач з|із| коефіцієнтом посилення До

4) Комбінований принцип регулювання по розбіжності і збуренню|збуренню| – див. мал. 1.6:

Мал. 1.6 - Регулювання по розбіжності і збуренню|збуренню|

Комбінований принцип регулювання (див. мал. 1.6) поєднує|сполучає| в собі особливості принципів регулювання по розбіжності (відхиленню) і збуренню|збуренню|. Цей спосіб дає можливість досягнути високої якості регулювання.

Обмеження застосування|вживання| комбінованого принципу регулювання:

• не завжди можна виміряти виміряти|виміряти| збурюючу|бентежити| величину|фактор| Z

• не завжди можна експериментально|експериментальний| визначити ступінь|міру| дії

• не завжди можна скласти математичну модель об’єкта| управління

• не завжди представляється можливим встановити датчик (або дуже дорого).

1.4. Вимоги до промислових САР

Для того, щоб технологічне устаткування|обладнання| працювало з|із| високим ККД, із|із| заданою продуктивністю, давало продукцію необхідної якості і працювало надійно, необхідно підтримувати величини, що характеризують процес, в більшості випадків постійними. Це найважливіше завдання|задача| покладене на промислові системи автоматичного регулювання і стабілізації технологічних процесів.

У системах стабілізації - сигнал заданої точки (завдання|задавання|, уставка| регулятора|регулювальника|) залишається постійним в перебігу тривалого часу роботи. Другим, не менш важливим|поважним| завданням|задачею|, є|з'являється| завдання|задача| програмного управління технологічним агрегатом, що забезпечує перехід на нові режими роботи. Вирішення цієї проблеми здійснюється за допомогою тієї ж системи автоматичної стабілізації, завдання|задавання| якої змінюється від програмного задатчика|.

Для більшості промислових САР необхідна достатньо|досить| висока точність їх роботи ±(1-1.5)%. При цьому головне призначення системи стабілізації - це компенсація зовнішніх збурюючих|бентежити| дій, що діють на об'єкт управління.

Структурна схема одноконтурної САР промисловим об'єктом управління приведена на мал. 1.7:

Мал. 1.7 - Структурна схема одноконтурної САР промисловим об'єктом управління

Основні елементи: ЗДН – задатчик|, ПРЗ – програмний задатчик|, ЕС - елемент порівняння, РЕГ - автоматичний| регулятор|регулювальник|, УМ|глузд| - підсилювач потужності, АР - автоматичний регулятор|регулювальник| (сучасні регулятори|регулювальники| об’єднують| вузли ЗДН, ПРЗ, РЕГ, УМ|глузд|, НП, ВМ - виконавчий механізм, РО|ро-мезон| - регулюючий орган, ОСп - зворотний зв'язок по положенню|становищу| регулюючого органу, ОУ - об'єкт управління, Д – датчик (первинний перетворювач), НП - нормуючий перетворювач (у сучасних мікропроцесорних системах управління і регуляторах|регулювальниках|, є|з'являється| вбудованим вхідних пристроєм|устроєм|).

Позначення змінних: SP-| задаючий сигнал, E - помилка регулювання, Up -| вихідний сигнал регулятора|регулювальника|, Uу| - напруга|напруження|, що управляє, h - переміщення регулюючого органу, Qт-| витрата речовини або енергії, Z - збурюючі|бентежити| дії, PV=X| - регульований параметр (наприклад температура), Yос| - сигнал| зворотного зв'язку (вихідна напруга|напруження| або струм|тік| перетворювача).

Характерною|вдача| особливістю схеми є|з'являється| наявність нормуючого перетворювача НП, що забезпечує роботу автоматичного регулятора|регулювальника| із|із| стандартними значеннями струму|току| (0-5, 0-20, 4-20 mA|) або напруги|напруження| (0-10 В). Нормуючий перетворювач НП виконує наступні|слідуючі| функції:

1) перетворює нестандартний вхідний сигнал (любі фізичні величини) в стандартний вихідний сигнал;

2) здійснює фільтрацію вхідного сигналу;

3) здійснює лінеаризацію статичної характеристики датчика;

4) стосовно термопари- здійснює температурну компенсацію холодного спаю.

У сучасних промислових регуляторах|регулювальниках| нормуючий перетворювач НП, як правило, є|з'являється| обов'язковою складовою частиною вхідного пристрою|устрою| регулятора|регулювальника| АР (див. мал. 1.7).

Основні вимоги до промислових САР:

1) Промислова САР повинна забезпечувати стійке управління процесом у всьому діапазоні навантажень на технологічний об’єкт||.

2) Система повинна забезпечувати в околиці робочої крапки|точки| задану якість процесів управління (час перехідного процесу, перерегулювання і коливальність).

3) Система повинна забезпечувати в сталому режимі задану точність регулювання. Бажано забезпечити нульову статичну помилку регулювання.

Всі ці умови будуть виконаються, якщо об’єкт| управління є|з'являється| стаціонарним, або його варіації параметрів достатньо|досить| малі і компенсуються запасами стійкості системи.

Сучасні промислові регулятори|регулювальники| забезпечують стійкий процес регулювання переважної більшості промислових об'єктів за умови, що|при умові , що| правильно вибрані параметри налаштування регулятора|регулювальника|.

Чим вище вимоги до якості регулювання, тим більше складною і дорогою|любою| буде система. Тому при створенні|створінні| САР прагнуть знайти розумний компроміс між якістю регулювання і витратами|затратами| на автоматизацію технологічного процесу.

1.5 Класифікація об’єктів| управління

Об’єктом управління може бути, наприклад, піч, колона ректифікації, реактор, теплообмінник, а також група технологічних апаратів або інше технологічне устаткування|обладнання|. Класифікація об’єктів| управління (ОУ) приведена в таблиці 1.4.

Класифікація об’єктів| управління Табл. 1.4

Класифікація об’єктів управління	Коротка характеристика об’єктів управління
1. По характеру протікання технологічного процесу	• Циклічні, періодичні • Безперервно-циклічні • Безперервні
2. По характеру сталого значення вихідної величини об’єкта * При подачі вхід об’єкта ступінчастого (пробного) сигналу	• Об’єкти з самовирівнюванням *. Самовирівнюванням процесу регулювання називається властивість регульованого об'єкту після порушення рівноваги між притокою і витратою повернутися до цього стану самостійно, без участі людини або регулятора. Самовирівнювання сприяє швидкій стабілізації регульованої величини і, отже, полегшує роботу регулятора. • Об’єкти без самовирівнювання *
3. По структурі об’єкта	• Без запізнювання • Із запізнюванням. Наявність значних запізнювань - це характерна особливість більшості технологічних об'єктів. Наявність запізнювання пояснюється кінцевою швидкістю розповсюдження потоків інформації в технологічних об’єктах (транспортне запізнювання)
4. По кількості вхідних і вихідних величин і їх взаємозв'язки	• Одновимірні (один вхід і один вихід) • Багатомірні зв'язані - коли спостерігається взаємний вплив технологічних параметрів один на одного • Багатомірні незв'язані - взаємозв'язок між каналами яких малий
5. По вигляду статичних характеристик і характеру математичних співвідношень	• Лінійні • Нелінійні
6. По поведінці в статичному режимі	• Статичні. Є однозначна залежність між вхідним і вихідним діями (стан статики). Прикладом є будь-який тепловий об’єкт. • Астатичні. Залежність відсутня. Приклад: залежність кута повороту ротора електродвигуна від прикладеної напруги. При подачі напруга кут повороту постійно зростатиме, тому однозначної залежності у нього немає.
7. По розподіленності об’єкта управління	• Локальні об’єкти | управління • Розподілені об’єкти управління
8. За типом стаціонарності об’єкта	• Стаціонарні • Нестаціонарні. Параметри нестаціонарного об’єкта з течією часу змінюються. Наприклад, хімічний реактор з каталізатором,
	активність якого падає з часом, або літальний апарат, маса якого зменшується у міру вигорання палива
9. По залежності від інтенсивності випадкові обурень тих, що діють на об’єкт.	• Стохастичні • Детерміновані
10. По напряму дії	• Об’єкти прямої (нормального) дії • Об’єкти зворотної (реверсивного) дії
11. По здатності запасати робоче середовище (ємнісні і багатоємнісні об’єкти)	• Не ємнісні об’єкти • Ємнісні об’єкти. Об'єкти регулювання мають здатність акумулювати робоче середовище усередині об'єму. Запас накопиченою об'єктом енергії (речовини) називається ємністю об'єкту. Фізично вона виявляється у вигляді теплоємності, геометричної ємності резервуару, інерційності рухомих мас і тому подібне. Наприклад, ємність бака з водою залежить від його розмірів. Чим більше бак, тим повільніше змінюватиметься рівень, при порушенні відповідності між притокою і витратою. Особливість більшості об'єктів управління є їх багатоємність ( наявність каскадів або ланцюжків технологічних об'єктів). Багатоємність приводить до підвищення порядку диференціального рівняння об'єкту, тобто до появи множини досить малих постійних часу об'єкту.

1.6 Класифікація приладів і засобів|коштів| автоматизації

Прилади і засоби|кошти| автоматизації є сукупністю технічних засобів|коштів|, що включають засоби|кошти| вимірювання|виміру| і |кошту| автоматизації, призначені для сприйняття, перетворення і використання інформації для контролю, регулювання і управління.

Структура системотехнічних основ побудови|шикування| і розвитку системи приладів базується на стандартизованих| принципах і методах:

1) уніфікації сигналів, інтерфейсів, конструкцій, модулів і блоків

2) мінімізації номенклатури

3) формування гнучких, програмованих і перебудовуваних|перебудовувати| компонентів системи

4) реалізації у виробах раціональних естетичних і ергономічних вимог.

Єдина державна система промислових приладів і засобів|коштів| автоматизації містить|утримує| три гілки: гідравлічну, пневматичну і електричну.

Блоково-модульний принцип характеризується наявністю окремих модулів або блоків, що виконують достатньо|досить| просту функцію. Цей принцип дозволяє зменшити номенклатуру засобів|коштів| автоматизації, спрощує ремонт і заміну, зменшує вартість, дозволяє реалізувати принцип взаємозаміняємості.

Уніфіковані сигнали:

1) Пневматичні - сигнали тиску стислого повітря мають діапазон зміни сигналу: 0,2-1 кгс/см² або 0,02-0,1 Мпа; сигнал живлення: 1,4 кгс/см²; відстань передачі сигналу: до 300 м.

2) Електричні сигнали мають багато діапазонів, які можна розділити на дві групи:

а) сигнали постійного струму|току|, наприклад: 0-5 мА|, 0-20 мА|, 4-20 мА| і др.;

б) сигнали напруги|напруження| постійного струму|току|, наприклад: 0-1 В, 0-10 В і ін.

Первинні прилади (датчики) можуть перетворювати вимірюваний технологічнийпараметр в який-небудь уніфікований сигнал. Якщо ж датчик видає неуніфікований сигнал, то для приведення його до стандартного діапазону має бути встановлений|установлений| відповідний нормуючий перетворювач.

Класифікація приладів:

На різних технологічних виробництвах і інших об’єктах| найбільш часто вимірюваними величинами є|з'являються| температура, тиск|тиснення|, витрата і рівень. На них доводиться|припадає| біля 80| % всіх вимірювань|вимірів|. Решту частини|частки| займають|позичають| електричні, оптичні і ін. види вимірювання|виміру|.

При вимірюваннях|вимірах| використовуються різні вимірювальні прилади, які класифікуються по ряду|лаві| ознак. Загальною|спільною| градацією є|з'являється| розділення|поділ| їх на прилади для вимірювання|виміру|: механічних, електричних, магнітних, теплових і інших фізичних величин.

Класифікація за родом вимірюваної величини вказує|вказує|, яку фізичну величину вимірює|виміряє| прилад (тиск|тиснення| Р, температуру Т, витрату F, рівень L, кількість речовини Q і так далі).

Виходячи з ознаки перетворення вимірюваної величини, вимірювальні прилади розділяють на прилади безпосередньої оцінки або порівняння.

По характеру|вдачі| зміни: стаціонарні і переносні.

За способом відліку вимірюваної величини: що показують, реєструючі, такі, що підсумовують.

1.7 Первинні перетворювачі. Датчики

Первинні прилади, датчики або первинні перетворювачі призначені для безпосереднього перетворення вимірюваної величини в іншу величину, зручну для вимірювання|виміру| або використання. Вихідними сигналами первинних приладів, датчиків є,|з'являються| як правило, неуніфіковані стандартизовані| сигнали. Для приведення сигналів до стандартного вигляду використовуються нормуючі перетворювачі різних типів (див. рис.1.8).

Розрізняють генераторні, параметричні і механічні перетворювачі:

1) Генераторні здійснюють перетворення різних видів енергії в електричну, тобто|цебто| вони генерують електричну енергію (термоелектричні, п'єзоелектричні, електрокінетичні|, гальванічні і ін. датчики).

2) До параметричних відносяться реостатні|реостат|, тензодатчики, термоопори і тому подібне. Даним приладам для роботи необхідне джерело енергії.

3) Вихідним сигналом механічних первинних перетворювачів (мембранних, манометрів, дифманометрів|, ротаметрів і ін.) є|з'являється| зусилля, що розвивається чутливим елементом під дією вимірюваної величини.

Основні структурні схеми підключення первинних перетворювачів

Малюнок 1.8 - Основні структурні схеми підключення первинних перетворювачів

Пояснення до малюнка 1.8. Первинний перетворювач, датчик Д може мати вихідний уніфікований сигнал (див.мал.1.8.а) і неуніфікований сигнал (див.мал.1.8.б.) В іншому випадку використовують нормуючі перетворювачі НП.

Нормуючий перетворювач НП виконує наступні|слідуючі| функції: перетворює нестандартний неуніфікований сигнал (наприклад, mV|, Ом) в стандартний уніфікований вихідний сигнал; здійснює фільтрацію вхідного сигналу; здійснює лінеаризацію статичної характеристики датчика; стосовно термопари, здійснює температурну компенсацію холодного спаю.

Нормуючий перетворювач НП застосовується також в наступних|слідуючих| випадках: коли необхідно подати сигнал вимірюваної величини на декілька вимірювальних або регулюючих приладів; коли необхідно передати|передавати| сигнал на великі відстані - наприклад сигнал від термопари передається на малі відстані - до 10м|, а уніфікований сигнал постійного струму|току| може передаватися на великі відстані - до 100м|.

У сучасних промислових регуляторах|регулювальниках| нормуючий перетворювач НП як правило є|з'являється| обов'язковою складовою частиною вхідного пристрою|устрою| регулятора|регулювальника|.

1.7.1 Первинні перетворювачі для вимірювання|виміру| температури:

По термодинамічних властивостях, використовуваних для вимірювання|виміру| температури, можна виділити наступні|слідуючі| типи|типів| термометрів:

• термометри розширення, засновані на властивості температурного розширення рідких і твердих тіл;

• термометри газові і рідинні манометричні;

• термометри конденсаційні;

• електричні термометри (термопари);

• термометри опору;

• оптичні монохроматичні пірометри;

• оптичні колірні пірометри;

• радіаційні пірометри.

1.7.2 Первинні перетворювачі для вимірювання|виміру| тиску|тиснення|:

За принципом дії:

• рідинні (заснований на урівноваженні тиску|тиснення| стовпом рідини);

• поршневі (вимірюваний тиск|тиснення| врівноважується|зрівноважує| зовнішньою силою, що діє на поршень);

• пружинні (тиск|тиснення| вимірюється по величині деформації пружного елементу);

• електричні (заснований на перетворенні тиск|тиснення| в яку-небудь електричну величину).

По роду вимірюваної величини:

• манометри (вимірювання|вимір| надмірного|надлишкового| тиску|тиснення|);

• вакуумметри (вимірювання|вимір| тиску|тиснення| розрядки);

• мановакуумметри| (вимірювання|вимір| як надмірного|надлишкового| тиску|тиснення|, так і тиску|тиснення| розрідження);

• напороміри| (для вимірювання|виміру| малого надмірного|надлишкового| тиску|тиснення|);

• тягоміри (для вимірювання|виміру| малого тиску|тиснення|, розрідження, перепадів тиску|тиснення|);

• тягонапороміри|;

• дифманометри| (для вимірювання|виміру| різниці або перепаду тиску|тиснення|);

• барометри (для вимірювання|виміру| барометричного тиску|тиснення|). По Старостіну дати конкретні межі вимрювання

1.7.3 Первинні перетворювачі для вимірювання|виміру| витрат пари, газу і рідини:

Прилади, що вимірюють|виміряють| витрати, називаються витратомірами. Ці прилади можуть бути забезпечені лічильниками (інтеграторами), тоді вони називаються витратомірами-лічильниками. Такі прилади дозволяють вимірювати|виміряти| витрату і кількість речовини.

Класифікація перетворювачів для вимірювання|виміру| витрати пари, газу і рідини:

• Механічні:

Об'ємні|обсяг|: ковшові, барабанного типу|типа|, мірники.

Швидкісні: по методу змінного або постійного перепаду тиску|тиснення|, напірні трубки|люльки|, ротаційні|ротація|.

• Електричні: електромагнітні, ультразвукові, радіоактивні.

1.7.4 Первинні перетворювачі для вимірювання|виміру| рівня:

Під вимірюванням|виміром| рівня розуміється індикація положення|становища| розділу двох середовищ|середи| різної щільності щодо|відносно| якої-небудь горизонтальної поверхні, що вважається початком відліку. Прилади, що виконують це завдання|задачу|, називаються рівномірами.

Методи вимірювання|виміру| рівня: поплавковий, буйковий|, гідростатичний, електричний і ін.

1.8 Виконавчі механізми. Регулюючі ограни|

Виконавчими механізмами (ВМ) в системах автоматичного регулювання САР і дистанційного керування називаються пристрої|устрої|, що здійснюють переміщення регулюючого органу РО|ро-мезоном| відповідно до командних сигналів, |надходять|що формується автоматичним регулятором.